JP2991839B2

JP2991839B2 - すみ肉溶接装置

Info

Publication number: JP2991839B2
Application number: JP3330791A
Authority: JP
Inventors: 田達郎和; 崎しん哉木; 村研二川
Original assignee: NITSUTETSU YOSETSU KOGYO KK
Current assignee: NITSUTETSU YOSETSU KOGYO KK
Priority date: 1991-12-13
Filing date: 1991-12-13
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JPH05161968A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、すみ肉溶接装置に関
し、特に垂直部材と水平部材からなる箱型構造物等のコ
ーナー部を溶接する、すみ肉溶接装置に関する。

【０００２】

【従来技術】水平材とそれに立てた垂直材の接線を、垂
直材の表面に沿って溶接台車を自動走行させつつ、その
台車に搭載した溶接トーチで自動溶接を行う倣い溶接が
知られている（特公昭５０−２９８２３号公報，特公昭
５１−２１６０９号公報など）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公昭５０−
２９８２３号公報，特公昭５１−２１６０９号公報など
の倣い溶接では、接線端部まで完全に溶接することはで
きず、例えば、箱型構造物等の、２つの溶接対象垂直材
が直交するコーナでは、直角三角形の直交二辺に相当す
る箇所が溶接できず、自動溶接の未溶接部が生じるとい
う問題がある。この未溶接部は従来は手作業による溶接
に頼らざるを得ず、この溶接作業に時間と労力がかか
り、箱型構造物等の溶接加工の作業効率を低くする原因
となっている。

【０００４】本発明は、２つの溶接対象垂直材が直交す
るコーナの、溶接対象水平材との直角三角形の直交二辺
をなす溶接線を効率良く自動溶接することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のすみ肉溶接装置
は、溶接対象平面材(Hw)の表面に設置される溶接機ベ−
ス(1)、トーチ支持部材(12,14)、溶接機ベ−スにて支持
され、直角三角形の直交二辺の一方に平行にトーチ支持
部材(12,14)を移動自在に支持するｘ方向支持部材(10)
および他方に平行にトーチ支持部材を移動自在に支持す
るｙ方向支持部材(2a,2b)、溶接機ベ−スにて支持さ
れ、溶接機ベ−スに対してトーチ支持部材(12,14)をｘ
方向に駆動する第１駆動手段(Mx)およびｙ方向に駆動す
る第２駆動手段(My)、トーチ支持部材(12,14)の、溶接
機ベ−ス上のｘ方向駆動停止位置への到達を検出するた
めの第１検知手段(Sx2)およびｙ方向駆動停止位置への
到達を検出するための第２検知手段(Sy2)、トーチ支持
部材(12,14)を第１駆動手段(Mx)を介して第１検知手段
(Sx2)に近づく方向に駆動し、第１検知手段(Sx2)のｘ方
向駆動停止位置到達の検出に応じてトーチ支持部材(12,
14)の該駆動を停止し、トーチ支持部材(12,14)を第２駆
動手段(My)を介して第２検知手段(Sy2)に近づく方向に
駆動し、第２検知手段(Sy2)のｙ方向駆動停止位置到達
の検出に応じてトーチ支持部材(12,14)の該駆動を停止
する制御手段(101)、および、制御手段(101)によるトー
チ支持部材(12,14)の、直角三角形の直交二辺の一方に
沿って直交二辺の交点に近づいてそこに至りそして該交
点から他方の辺に沿って交点から離れる移動軌跡、の外
側に、溶接トーチ(13)の先端が実質上同一の移動軌跡を
描くように上記直角三角形の外方に先端を突出させてト
ーチ支持部材(12)に支持した溶接トーチ(13)、を備え
る。なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述する実施
例の対応要素又は対応事項を示す。

【０００６】

【作用】ｘ方向支持部材(10)およびｙ方向支持部材(2a,
2b)がそれぞれ、直角三角形の直交二辺の一方および他
方に平行にトーチ支持部材(12,14)を移動自在に支持
し、制御手段(101)が、トーチ支持部材(12,14)を、第１
駆動手段(Mx)を介して第１検知手段(Sx2)に近づく方向
に駆動し、第１検知手段(Sx2)のｘ方向駆動停止位置到
達の検出に応じてトーチ支持部材(12,14)の該駆動を停
止し、トーチ支持部材(12,14)を第２駆動手段(My)を介
して第２検知手段(Sy2)に近づく方向に駆動し、第２検
知手段(Sy2)のｙ方向駆動停止位置到達の検出に応じて
トーチ支持部材(12,14)の該駆動を停止する。これによ
りトーチ支持部材(12,14)が、スタート点→ｘ方向駆動
停止位置(Sx2)→ｙ方向駆動停止位置(Sy2)、と直角三角
形の直交二辺に沿うＬ形の移動軌跡を描く。

【０００７】しかして、溶接トーチ(13)の先端がトーチ
支持部材(12,14)のこのＬ形の移動軌跡の外側に実質上
同一の移動軌跡を描くように、溶接トーチ(13)がトーチ
支持部材(12,14)に支持されているので、トーチ支持部
材(12,14)のＬ形の移動軌跡の外側つまり、ｘ方向支持
部材(10),第１駆動手段(Mx),ｙ方向支持部材(2a,2b)お
よび第２駆動手段(My)の外側に、溶接トーチ(13)の先端
のＬ形の移動軌跡が自動的に描かれる。

【０００８】したがって、溶接トーチ(13)の先端のこの
Ｌ形の移動軌跡を、２つの溶接対象垂直材が直交するコ
ーナの、溶接対象平面材 (Hw)との直角三角形の直交二
辺をなす溶接線に整合させるように本発明のすみ肉溶接
装置を配置することにより、２つの溶接対象垂直材 (Vw
1,Vw2)が直交するコーナの、溶接対象平面材 (Hw)との
直交二辺をなす溶接線が自動溶接される。

【０００９】溶接トーチ(13)の先端のＬ形の移動軌跡
を、直角三角形の直交二辺をなす溶接線に容易かつ正確
に整合させるために、本発明の好ましい実施例は、溶接
トーチ(13)の先端のＬ形の移動軌跡の直角コーナの上方
に、溶接対象垂直材 (Vw1,Vw2)の直交コーナ部に当接し
て、接対象垂直材の直交コーナに対して溶接機ベ−ス
(1)の位置を規定する指標部材(20)を更に備える。これ
によれば、該指標部材(20)を溶接対象垂直材 (Vw1,Vw2)
の直交コーナに合せることにより自動的に、溶接トーチ
(13)の先端のＬ形の移動軌跡の直角コーナが溶接対象垂
直材 (Vw1,Vw2)の直交コーナに整合し、溶接装置の配置
作業，位置調整作業等が簡易になり、作業効率が向上す
る。

【００１０】溶接トーチ(13)の先端が実質上連続してＬ
形の移動軌跡を描くが、全行程における溶接品質を一定
にするため、この移動の間溶接対象材 (Hw,Vw1,Vw2)に
対する溶接トーチの角度は一定に維持するのが好まし
い。そこで本発明の好ましい実施例では、溶接トーチ(1
3)の溶接狙い方向をｘ方向および溶接対象平面材 (Hw)
に対してそれぞれ４５度にして溶接トーチ(13)をトーチ
支持部材(12,14)に支持する。これによれば、トーチ(1
3)の溶接狙い方向がｙ方向に対しても４５度になり、溶
接対象平面材 (Hw)，ｘ方向に延びる溶接対象垂直材 (V
w1)およびｙ方向に延びる溶接対象垂直材 (Vw2)、なら
びに、それらの間の接線すなわち溶接線、のいずれに対
しても、トーチ(13)の溶接狙い方向が４５度となり、Ｌ
形溶接線のどこでも同じ条件で溶接が進行する。

【００１１】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１２】

【実施例】図１に本発明の一実施例のすみ肉溶接機の平
面を、図２にその側面を示し、図３にトーチを削除した
外観を示す。図３の（ａ）は外観平面を、（ｂ）は外観
側面を示す。これらの図面を参照すると、溶接時は溶接
対象水平材Ｈｗに接する支持脚１ａを有する溶接機ベー
ス１の内部には、図に示すｙ方向に延びる２本のｙ軸ガ
イドレール２ａ，２ｂが固着されている。ｙ軸ガイドレ
ール２ａ，２ｂのそれぞれには、ｙ軸移動台４に固着さ
れたシュー３ａ，３ｂがｙ方向に移動自在に結合してい
る。

【００１３】溶接機ベース１には、ｙ軸移動台４を駆動
するチェーン５がありそれに駆動スプロケット６ａおよ
び従動スプロケット６ｂが噛み合っている。駆動スプロ
ケット６ａはｙ軸モータＭｙ（直流モータ）と減速機で
なるｙ軸モータユニット７の出力軸に結合されている。
また、ｙ軸移動台３ａは連結具８でチェーン５に結合さ
れている。これにより、ｙ軸モータＭｙに正通電するこ
とによりｙ軸移動台４は矢印Ｙ_A方向（図２において右
方向）に駆動され、ｙ軸モータＭｙに逆通電することに
より矢印Ｙ_B方向（図２において左方向）に駆動され
る。

【００１４】ｙ軸移動台４のシュー３ａの一側面には突
起部材９が固着されている。溶接機ベース１には、この
突起部材９に当接しｙ軸移動台４の移動の始端位置（図
２に示す位置）と終端位置を決める始端検知スイッチＳ
ｙ１および終端検知スイッチＳｙ２が装着されている。

【００１５】ｙ軸移動台４の上には、ｘ方向に延びるｘ
軸ガイドレール１０，ｘ軸モータＭｘ（直流モータ）と
減速機でなるｘ軸モータユニット１１が載置されてい
る。ｘ軸ガイドレール１０には、ｘ軸移動台１２がｘ方
向に移動自在に結合されている。ｘ軸移動台１２には溶
接トーチ１３を支持するトーチホルダ１４が装着されて
いる。溶接トーチ１３の溶接狙い方向はｘ方向および水
平部材Ｈｗに対してそれぞれ４５度の角度に、また溶接
線がｘ軸移動台１２の移動する軌跡（直角三角形状の軌
跡）よりも外方になるように先端を突出させて支持され
ている。

【００１６】またｙ軸移動台４上にはｘ軸移動台１２を
ｘ方向に駆動するチェーン１５があり、それに駆動スプ
ロケット１６ａおよび従動スプロケット１６ｂが噛み合
っている。駆動スプロケット１６ａはｘ軸モータユニッ
ト１１の出力軸に結合され、またｘ軸移動台１２は連結
具１７でチェーン１５に結合されている。これにより、
ｘ軸モータＭｘに正通電することによりｘ軸移動台１２
は溶接トーチ１３と一体となって矢印Ｘ_A方向（図１に
おいて下方向）に駆動され、ｘ軸モータＭｘに逆通電す
ることにより矢印Ｘ_B方向（図１において上方向）に駆
動される。

【００１７】ｘ軸移動台１２の一側面には突起部材１８
が固着されている。またｙ軸移動台４上には、この突起
部材１８に当接しｘ軸移動台１２の移動の始端位置（図
１に示す位置）と終端位置を決める始端検知スイッチＳ
ｘ１および終端検知スイッチＳｘ２が装着されている。

【００１８】溶接機ベース１の側面には、ガイドアーム
１９ａ，１９ｂが固着されており、ガイドアーム１９
ａ，１９ｂには略Ｌ字型のガイド２０が溶接機ベース１
に対して平行に固着されている。よってガイドアーム１
９ａの先端部を垂直部材Ｖｗ１に、ガイドアーム１９ｂ
の先端部を垂直部材Ｖｗ２に、および、ガイド２０のコ
ーナ先端部を垂直部材Ｖｗ１と垂直部材Ｖｗ２で形成さ
れるコーナＢにそれぞれ当接することで、すみ肉溶接機
の位置決めがなされる。これにより、Ａ点−Ｂ点−Ｃ点
に溶接線が確実に形成される。

【００１９】図４に、図１に示すすみ肉溶接機の動作制
御を行なう電気系統の主要部を示す。これは、ＣＰＵ１
０１，ＲＡＭ１０２，ＲＯＭ１０３，タイマ１０４から
なる主制御ボード１００，操作パネル２００，ｘ軸モー
タＭｘやｙ軸モータＭｙを付勢するモータドライバＭＤ
ｘ，ＭＤｙ等から構成されている。主制御ボード１００
およびモータドライバＭＤｘ，ＭＤｙには始端検知スイ
ッチＳｘ１，Ｓｙ１および終端検知スイッチＳｘ２，Ｓ
ｙ２からのオン／オフ信号が入力され、主制御ボード１
００はモータドライバＭＤｘ，ＭＤｙを制御する。

【００２０】図５，図６および図７に、ＣＰＵ１０１の
処理内容を示す。図５を参照する。まず、オペレータ
は、すみ肉溶接機を溶接対象材（水平部材Ｈｗ，垂直部
材Ｖｗ１，Ｖｗ２）が形成するコーナー部分付近に設置
し、溶接機ベース１の側面に固着されたガイドアーム１
９ａ，１９ｂおよびガイド２０を垂直部材Ｖｗ１，Ｖｗ
２に当接させてすみ肉溶接装置の位置決めを行う。その
後、操作パネル２００上の電源スイッチ（図示しない）
をオンすると、ＣＰＵ１０１は装置全体の初期化を行う
（ステップ１ａ：以後ステップという語は省略する）。
次に、始端検知スイッチＳｘ２およびＳｙ２がオンの状
態か否かをチェックし（１ｂ）、オン状態であるとフラ
グＭＯＦに１をセットし（１ｃ）、オンでなければ始端
検知スイッチＳｘ１およびＳｙ１がオンの状態か否かを
チェックする（１ｄ）。そして、始端検知スイッチＳｘ
１およびＳｙ１がオンであるとフラグＭＯＦに０をセッ
トし（１ｅ）、オンでなければホームポジション処理を
行う（２）。ホームポジションとは、この実施例では、
始端検知スイッチＳｘ１およびＳｙ１がオンの状態とな
る溶接トーチ１３の位置（図１に示した状態）をいう。

【００２１】図６に、ホームポジション処理（２）の内
容を示す。この処理では、まずｘ軸方向の始端検知スイ
ッチＳｘ１がオンであるか否かをチェックする（２
１）。オフであれば、始端検知スイッチＳｘ１がオンに
なるまでｘ軸モータＭｘを逆駆動させる（２２）。ｘ軸
方向の始端検知スイッチＳｘ１がオンとなると、ｘ軸モ
ータＭｘの駆動を停止して（２３）、次にｙ軸方向の始
端検知スイッチＳｙ１がオンであるか否かをチェックす
る（２４）。オフであれば、始端検知スイッチＳｙ１が
オンになるまでｙ軸モータＭｙを逆駆動させる（２
５）。そして始端検知スイッチＳｙ１がオンになるとｙ
軸モータＭｙの駆動を停止させ（２６）、フラグＭＯＦ
に０をセットして（２７）、ホームポジション処理を終
了する。

【００２２】これにより、電源オン時に溶接トーチ１３
がホームポジションからずれている場合でもホームポジ
ションに戻されるので確実にホームポジションから後述
する溶接処理が行われる。

【００２３】再度、図５に示すメインフローチャートを
参照する。ホームポジション処理（２）が終了すると、
操作パネル２００からの入力を読み込み（３）、溶接処
理のスタート指示（図示しないスタートスイッチのオ
ン）があると（４）、図示しない溶接電源系統の溶接コ
ントローラに溶接開始を指示して溶接を開始（５ａ）す
る。そして、フラグＭＯＦに０がセットされているか否
かをチェックして（５ｂ）、０がセットしてあるとＸ→
Ｙ駆動モード、すなわちＸ方向に溶接トーチ１３を駆動
した後、Ｙ方向に駆動する処理を行う。つまり、ｘ軸モ
ータＭｘをｘ軸方向の終端検知スイッチＳｘ２がオンに
なるまで、指定された一定速度で正駆動させる（６，
７）。終端検知スイッチＳｘ２がオンになると、ｘ軸モ
ータＭｘの駆動を停止する（８）。これにより、ｘ軸方
向に図１に示すＡ点からコーナＢまで水平部材Ｈｗに対
して垂直部材Ｖｗ１が溶接される。

【００２４】次に、引き続いてｙ軸モータＭｙをｙ軸方
向の終端検知スイッチＳｙ２がオンになるまで指定され
た一定速度で正駆動させる（９，１０）。終端検知スイ
ッチＳｙ２がオンになると、ｙ軸モータＭｙの駆動を停
止し（１１）、図示しない溶接電源系統の溶接コントロ
ーラに溶接終了を指示して溶接を停止する（１２）。こ
れにより、ｙ軸方向に図１に示すコーナＢからＣ点まで
水平部材Ｈｗに対して垂直部材Ｖｗ２が溶接される。

【００２５】溶接停止後は、ステップ１ｂの処理に戻
り、以後上述の処理を繰り返す。

【００２６】また、ステップ５ｂで、フラグＭＯＦに１
がセットされているとＹ→Ｘ駆動モード、すなわちＹ方
向に溶接トーチ１３を駆動した後、Ｘ方向に駆動する処
理を行う。

【００２７】Ｙ→Ｘ駆動モードの処理を図７に示す。こ
の処理ではｙ軸モータＭｙをｙ軸方向の終端検知スイッ
チＳｙ１がオンになるまで、指定された一定速度で逆駆
動させる（６ｂ，７ｂ）。終端検知スイッチＳｙ１がオ
ンになると、ｙ軸モータＭｙの駆動を停止する（８
ｂ）。これにより、ｙ軸方向に図１に示すＣ点からコー
ナＢまで水平部材Ｈｗに対して垂直部材Ｖｗ２が溶接さ
れる。

【００２８】次に、引き続いてｘ軸モータＭｘをｘ軸方
向の終端検知スイッチＳｘ１がオンになるまで指定され
た一定速度で正駆動させる（９ｂ，１０ｂ）。終端検知
スイッチＳｘ１がオンになると、ｘ軸モータＭｘの駆動
を停止し（１１ｂ）、図示しない溶接電源系統の溶接コ
ントローラに溶接終了を指示して溶接を停止する（１２
ｂ）。これにより、ｘ軸方向に図１に示すコーナＢから
Ａ点まで水平部材Ｈｗに対して垂直部材Ｖｗ１が溶接さ
れる。

【００２９】溶接停止後は、ステップ１ｂの処理に戻
り、以後上述の処理を繰り返す。

【００３０】

【発明の効果】以上の通り、溶接トーチ(13)の先端のこ
のＬ形の移動軌跡を、２つの溶接対象垂直材が直交する
コーナの、溶接対象水平材との直角三角形の直交二辺を
なす溶接線に整合させるように本発明のすみ肉溶接装置
を配置することにより、２つの溶接対象垂直材が直交す
るコーナの、溶接対象水平材との直角三角形の直交二辺
をなす溶接線が自動溶接され、例えば、箱型構造物等
の、２つの溶接対象垂直材が直交するコーナの自動溶接
が実現し、従来の手作業による溶接を実質上省略するこ
とができ、この溶接作業の時間と労力が大幅に節減さ
れ、箱型構造物等の溶接加工の作業効率が大幅に向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のすみ肉溶接機を示す平面
図である。

【図２】図１に示すすみ肉溶接機の側面図である。

【図３】図１および図２に示す溶接機の外観を示す簡
略図であり、（ａ）は外観平面を、（ｂ）は外観側面を
示す。

【図４】図１に示すすみ肉溶接機の動作制御を行なう
電気系統の主要部を示すブロック図である。

【図５】図４に示すＣＰＵ１０１の処理内容を示すフ
ローチャートである。

【図６】図５に示すホームポジション処理（２）の内
容を示すフローチャートである。

【図７】図５に示すＹ→Ｘ駆動モード処理の内容を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１：溶接機ベース１ａ：支持脚２ａ，２ｂ：ｙ軸ガイドレール（ｙ方向支持部材）３ａ，３ｂ：シュー４：ｙ軸移動台５，１５：チェー
ン６ａ，１６ａ：駆動スプロケット６ｂ，１６ｂ：従
動スプロケット７：ｙ軸モータユニット８，１７：連結具９，１８：突起部材１０：ｘ軸ガイドレール（ｘ方向支持部材）１１：ｘ軸モータユニット１２：ｘ軸移動台
（トーチ支持部材）１３：溶接トーチ（溶接トーチ）１４：トーチホル
ダー（トーチ支持部材）１９ａ，１９ｂ：ガイドアーム（１
９ａ：位置規制部材）２０：ガイド（指標部材）Ｍｘ：ｘ軸モータ（第１駆動手段）Ｍｙ：ｙ軸モータ
（第２駆動手段）ＭＤｘ，ＭＤｙ：モータドライバＳｘ１，Ｓｙ１：
始端検知スイッチＳｘ２，Ｓｙ２：終端検知スイッチ（Ｓ
ｘ２：第１検知手段）（Ｓｙ２：第２検知手段）１００：主制御ボード１０１：ＣＰＵ（制御手段）１０２：ＲＡＭ１０３：ＲＯＭ２００：操作パネ
ル

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−154770（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−131380（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−244479（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−117653（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−286672（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−224073（ＪＰ，Ａ) 実開昭51−127921（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 9/02 B23K 9/12 B23K 9/127 B23K 37/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接対象平面材の表面に設置される溶接機
ベ−ス、トーチ支持部材、溶接機ベ−スにて支持され、直角三角形の直交二辺の一
方に平行にトーチ支持部材を移動自在に支持するｘ方向
支持部材および他方に平行にトーチ支持部材を移動自在
に支持するｙ方向支持部材、溶接機ベ−スにて支持され、溶接機ベ−スに対してトー
チ支持部材をｘ方向に駆動する第１駆動手段およびｙ方
向に駆動する第２駆動手段、トーチ支持部材の、溶接機ベ−ス上のｘ方向駆動停止位
置への到達を検出するための第１検知手段およびｙ方向
駆動停止位置への到達を検出するための第２検知手段、トーチ支持部材を第１駆動手段を介して第１検知手段に
近づく方向に駆動し、第１検知手段のｘ方向駆動停止位
置到達の検出に応じてトーチ支持部材の該駆動を停止
し、トーチ支持部材を第２駆動手段を介して第２検知手
段に近づく方向に駆動し、第２検知手段のｙ方向駆動停
止位置到達の検出に応じてトーチ支持部材の該駆動を停
止する制御手段、および、前記制御手段によるトーチ支持部材の、直角三角形の直
交二辺の一方に沿って直交二辺の交点に近づいてそこに
至りそして該交点から他方の辺に沿って交点から離れる
移動軌跡、の外側に、溶接トーチの先端が実質上同一の
移動軌跡を描くように上記直角三角形の外方に先端を突
出させてトーチ支持部材に支持した溶接トーチ、を備える、すみ肉溶接装置。
【請求項２】溶接トーチの移動軌跡の直角コーナの上方
に、溶接対象平面材に対して実質上垂直な溶接対象垂直
材の直交コーナ部に当接して、溶接対象垂直材の直交コ
ーナに対して溶接機ベ−スの位置を規定する指標部材、
を更に備える、請求項１記載のすみ肉溶接装置。
【請求項３】指標部材はＬ形である請求項２記載のすみ
肉溶接装置。
【請求項４】指標部材の直交辺の、直交コーナとは反対
側の端部に、溶接対象垂直材に当接して、それらに対し
て装置のｘ方向位置を規定する位置規制部材を更に備え
る、請求項３記載のすみ肉溶接装置。
【請求項５】溶接トーチの溶接狙い方向を、ｘ方向およ
び溶接対象平面材に対してそれぞれ４５度にして溶接ト
ーチをトーチ支持部材に支持した、請求項１，２，３又
は４記載のすみ肉溶接装置。